JP3595480B2 - 障害物検知装置の光源角度計測装置 - Google Patents

障害物検知装置の光源角度計測装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定光であるレーザを投射して、前方の車両等の障害物を検知して、車両の制御や運転者への警告等を行うために、車両に搭載されたレーザレーダの光源角度を検査、調整するために測定する障害物検知装置の光源角度計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、レーザレーダを利用して物体を検出したり、距離測定等を行うことが行われている。また、近年では、レーザレーダを車両に搭載して、車両前方の先行車との車間距離等の情報を利用した、運転支援システム等も実用化されている。これらのレーザレーダは、車両前方の所定の測定範囲内にある先行車等の障害物を検出することを目的としており、本来は、投射範囲の狭いレーザ光を、ミラー等を利用した光路変更手段によりスキャンさせて、所定の測定範囲内にある障害物を漏れなく検出する。従って、レーザレーダ自体が有するレーザ光の光源角度ズレ,車両への取付ズレ等を含めて、車両を基準としたレーザ光の光源角度を測定して、正しい投射状態に調整し、レーザ光の投射範囲を所定の測定範囲と一致させる必要がある。
【0003】
従来の測定及び調整方法として、特開平11−38123号公報は、CCDカメラで受光スポットを一部位として検出し、このCCDカメラを直進方向に延びるレールに沿って移動させて2つの測定位置における受光スポットの偏差からレーザ光の光源角度を測定し、調整を行う方法を開示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平11−38123号公報の方法では、レーザ光の受光スポットを測定するので、測定及び調整時にレーザレーダの投射するレーザ光は、スキャン範囲の中心にあるレーザ光である必要があった。すなわち、この従来の方法は、レーザレーダのスキャン範囲が正しく、しかも測定時に中心のレーザ光を正確に投射することが前提になっているので、本当に所定の測定範囲をレーザ光がスキャンしているか否かは、判別することができないという問題があった。
【0005】
また、従来の方法では、CCDカメラを光軸方向に移動させて測定するので、測定に時間がかかるという問題もあった。
【0006】
更に、仮にレーザレーダに不具合等がないとして、従来の方法により調整を行っても、比較する2つの位置のスポット位置は、調整によりどちらも同時に移動するので、その調整が正しく行われたか否かをチェックするためには、再度CCDカメラを移動させて、測定を行わないと、正確な測定は行えないという問題もあった。この場合、調整が不十分であるときには、何度も同じ工程を行う必要があり、作業が繁雑であった。
【0007】
更にまた、従来の方法では、車両前方に測定用のカメラが配置されており、測定及び調整を終えた車両は、後退するなどして次の工程に進む必要があり、切り返しスペースが必要で、作業も繁雑であるため、この工程に費やす時間も多かった。
【0008】
本発明の課題は、簡単な作業で短時間にレーザレーダのレーザ光の投射範囲及び角度を精度よく測定することができる障害物検知装置の光源角度計測装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【0011】
請求項1の発明は、車両に搭載され、スキャン範囲に対してレーザ光を投射して前記車両の前方にある他の車両等の障害物を検知し、それらとの距離を計測する障害物検知装置(21,31)の光源角度計測装置であって、前記障害物検知装置に対して第1の検知位置にあって、前記レーザ光のスキャン範囲の第1の端部位置を検知する第1の検知手段22,23,32,33)と、前記第1の検知手段より所定距離だけ離れた第2の検知位置にあって、前記第1の端部位置と逆側にある第2の端部位置を検知する第2の検知手段(24,25,34,35)と、前記第2の端部位置を前記第1の検知位置にある場合を想定した仮想端部位置に換算する換算手段(27)と、前記所定距離,前記第1の端部位置及び前記仮想端部位置を基に前記レーザ光の光源角度を演算する角度演算手段(27)とを備える障害物検知装置の光源角度計測装置である。
【0012】
請求項2の発明は、請求項1に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、前記第1の端部位置は、前記スキャン範囲の左端部又は右端部であって、前記第1の検知手段(32,33)は、前記左端部又は右端部に加えて、前記スキャン範囲の上下両端部の第1の両端位置を検知し、前記第2の検知手段(34,35)は、前記第2の端部位置に加えて、前記スキャン範囲の上下両端部の第2の両端位置を検知し、前記第1の両端位置の中心である第1の中心位置及び前記第2の両端位置の中心である第2の中心位置を演算する投射中心演算手段(17)と、を備え、前記角度演算手段は、前記所定距離,前記第1及び第2の中心位置を基に左右方向の光源角度に加えて、前記レーザ光の上下方向の光源角度を演算すること、を特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、前記第1及び/又は第2の検知手段は、前記レーザ光を投影するスクリーン(22,24,32,34)と、前記スクリーン上に投影された前記レーザ光の像を撮影するカメラ(23,25,33,35)とを備えること、を特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置である。
【0013】
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、前記第1及び第2の検知手段が検知した画像を合成して表示する画像表示手段(18,28)を備えることを特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置である。
【0014】
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、前記角度演算手段が演算した光源角度を表示する角度表示手段(18,28)を備えることを特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置である。
【0015】
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、前記第1及び/又は第2の検知手段(32,33,34,35)は、被測定車両の進路を妨げない位置に退避可能に設けられていることを特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
第1実施形態では、レーザレーダのレーザ光の上下方向の投射範囲,光源角度について測定,調整を行う。
図1は、本発明による障害物検知装置の光源角度計測装置の第1実施形態を説明する図である。図1(a)は、上面図を示し、図1(b)は、側面図を示している。
尚、以下に示す各実施形態において、レーザレーダ(11,21,21)は、被測定車両30の進行方向(L)が常に、ズレ量h又は光源角度θ,θδを測定する基準中心線(O)に一致する様、被測定車両30は、前輪トー角の調整装置(不図示)にて、位置決めされているものとする。
障害物検知装置の光源角度計測装置は、第1のスクリーン12,第1のカメラ13,第2のスクリーン14,第2のカメラ15,画像処理装置17,画像モニタ18等を有する。
【0017】
レーザレーダ11は、図示しない車両に搭載されており、パルス状のレーザ光を、ミラー等を利用した光路変更手段によりスキャンさせて投射し、所定の測定範囲内にある先行車等の障害物から反射してきたレーザ光を受光する時間から、障害物までの距離を検知する障害物検知装置である。
レーザレーダ11から投射されるレーザ光は、図1(a)に示す端部Aから端部Bの範囲内を左右方向にスキャンし、図1(b)に示す上端Cから下端Dの範囲内を上下方向にスキャンする。ここで、中心線Oは、上記スキャン範囲の中心線を示す。また、今回のレーザ光は、上下に狭く、左右に広い四角錐状に広がるように設定されている。
【0018】
第1のスクリーン12は、端部A及び上端C,下端Dが投影される位置にあり、これらが投影されるのに十分な面積を有するスクリーンである。具体的には、一表面に微細凹凸を有した磨りガラスであり、支柱12aに支持されて定盤16上に配置されている。
【0019】
第1のカメラ13は、第1のスクリーン12に投影されたレーザ光の像を撮影するCCDカメラであり、支柱13aに支持されて定盤16上に配置されている。
【0020】
第2のスクリーン14は、第1のスクリーン12から距離Lだけ離れた位置にあって、第1のスクリーン12に投影される端部Aの反対側にある端部Bと、上端C,下端Dが投影されるスクリーンである。第2のスクリーン14は、第1のスクリーン12と同様に、これらが投影されるために十分な面積を有した磨りガラスであり、支柱14aに支持されて定盤16上に配置されている。
【0021】
第2のカメラ15は、第2のスクリーン14に投影されたレーザ光の像を撮影するCCDカメラであり、支柱14aに支持されて定盤16上に配置されている。
なお、第1及び第2のカメラ13,15が撮影する第1及び第2のスクリーン12,14上の位置は、実際の位置との対応がとれるように予め調整されている。
【0022】
画像処理装置17は、第1及び第2のカメラ13,15が撮影した画像を基にして、像の端部等の座標,レーザ光の光源角度等を演算し、画像合成等も行う計算機である。画像処理装置17が合成した画像及び演算結果等は、画像モニタ18に表示される。
【0023】
図2は、第1及び第2のカメラ13,15が撮影する映像を合成した状態を説明する図である。図中の左半分は、第1のカメラ13が撮影した映像であり、右半分は、第2のカメラ15が撮影した映像である。
図2(a)は、レーザ光の投射中心線Oが、水平に投射(角度0)されている場合を示す。レーザ光が水平に投射されている場合は、第1及び第2のスクリーン12,14に投影されるレーザ光の像のサイズは、距離Lに比例して異なるが、上端C及び下端Dに相当する像の端部C1〜D1,C2〜D2の中心O1,O2は、レーザ光が水平に投射されているので同一高さに投影される。
図2(b)は、レーザ光の投射中心線Oが、上を向く方向に角度がズレて投射されている場合を示す。レーザ光が上を向いて投射されるので、第2のスクリーン14に投影される像の方が、第1のスクリーン12に投影される像よりも上にずれる。各々の像の中心O1,O2のズレ量hは、光源角度に比例するので、このズレ量hを基に、光源角度を求めることができる。
【0024】
図3は、画像処理装置17が行うレーザ光の光源角度を演算する流れを説明する図である。
ステップ(以下、S)100からスタートし、S101では、第1及び第2のカメラ13,15の画像を入力する。S102では、これらの画像を合成する。S103では、合成した画像から、中心O1,O2のズレ量hを測定する。S104では、ズレ量h及び距離Lを用いて、光源角度θを、θ=tan−1(h/L)によって演算し、S105で終了する。
【0025】
画像処理装置17の演算結果は、合成画像と共に画像モニタ18に表示されるので、調整者は、演算された光源角度に基づきレーザレーダの取付角度を調整してもよいし、画像モニタ18に表示された中心位置を合わせるようにして調整を行ってもよい。
【0026】
このように、第1実施形態によれば、車両から実際に投射されているレーザ光のスキャン範囲の光源角度を簡単に短時間で測定することができる。
【0027】
(第2実施形態)
第2実施形態では、レーザレーダのレーザ光の左右方向の投射範囲,光源角度について測定,調整を行う。なお、第2実施形態は、第1実施形態と共通した部分が多いので、共通する説明は、適宜省略する。
図4は、本発明による障害物検知装置の光源角度計測装置の第2実施形態を説明する図である。図4(a)は、上面図を示し、図4(b)は、側面図を示している。なお、ここでは、簡単のため、上下方向の光源角度のズレは、ないものとする。また、被測定車両は、車両トー角測定用台に備わる正対(センタリング)装置上にあって、レーザレーダ21の位置は、所定の測定位置にセットされるものとする。
障害物検知装置であるレーザレーダ21の光源角度計測装置は、第1のスクリーン22,第1のカメラ23,第2のスクリーン24,第2のカメラ25,画像処理装置27,画像モニタ28等を有する。
【0028】
図5は、第1及び第2のカメラ23,25が撮影した映像を合成した状態を説明する図である。
ここでは、レーザ光の投射中心線Oが、水平に投射(角度0)されている場合であるので、第1及び第2のスクリーン22,24に投影されるレーザ光の像のサイズは、距離に比例して異なるが、上端C及び下端Dに相当する像の端部C1〜D1,C2〜D2の中心O1,O2は、同一高さに投影され、図5のようになる。
【0029】
A1,B2で示した位置は、レーザ光が中心を向いている(左右傾きが無い)状態における投射端部を示す。また、A1’,B2’を端部とするハッチングされた範囲は、測定時に実際にレーザ光が投射された範囲を示す。ここで、中心線からの端部B2,B2’までの距離をx,x’とすると、これらの関係から、レーザ光の向きがわかる。すなわち、x’>xの場合左側にズレがあり、、x’<xの場合右側にズレがあり、x’=xの場合ズレは無いと判断することができる。
【0030】
次に、ズレ角度を求める過程を説明する。まず、光源からの距離Lにある第1のスクリーン22に投影された像を、距離Lにある第2のスクリーンと同じ距離にある場合に投影されるであろう仮想の像に変換する。図5に破線で示したものが、仮想の像である。ここで、xは、角度ズレがない場合の中心線から端部位置までの距離であり、x’は、実際に投射されたときの中心線から端部位置までの距離であり、x’’は、中心線から拡大した仮想の投射端部位置までの距離であり、x’’=x’×L/Lである。従って、左右方向の光源角度θδ は、以下の式により求めることができる。
【0031】
【数1】
Figure 0003595480
【0032】
図6は、画像処理装置27が行うレーザ光の光源角度を演算する流れを説明する図である。
S200からスタートし、S201では、第1及び第2のカメラ23,25の画像を入力する。S202では、これらの画像を合成する。S203では、第1のカメラ23の画像を距離Lに比例して拡大して、仮想の像を求める。S204では、これらの像から、中心位置を演算する。S205では、中心位置から、光源角度を演算し、S206で終了する。
【0033】
このように、第2実施形態によれば、車両から実際に投射されているレーザ光のスキャン範囲の光源角度を簡単に短時間で測定することができる。
【0034】
(第3実施形態)
図7及び図8は、本発明による障害物検知装置の光源角度計測装置の第3実施形態を説明する図である。図7は、上面図を示し、図8は、側面図を示す。
第3実施形態は、第1実施形態における上下方向の測定及び第2実施形態における左右方向の測定を同時に行うものであり、これらと共通する部分の説明は省略する。
【0035】
障害物検知装置であるレーザレーダ11の光源角度計測装置は、第1のスクリーン32,第1のカメラ33,第2のスクリーン34,第2のカメラ35を備え、図示しない画像処理装置,画像モニタ等を有する。
【0036】
第1及び第2のスクリーン32,34は、第1及び第2実施形態と異なり、光源中心の所定方向に対して、45度の角度をなした状態で配置されている。これは、後述する退避スペースの配置の都合と、第1及び第2のカメラ33,35に直接入射するレーザ光が測定に影響することを避けるための配置である。
【0037】
また、第1のスクリーン32及び第1のカメラ33は、定盤36A上に配置され、第2のスクリーン34及び第2のカメラ35は、定盤36B上に配置されている。
定盤36Aは、レール36ALに沿って被測定車両30の進行方向から退避可能に配置されており、定盤36Bも同様に、レール36BLに沿って退避可能に配置されている。
【0038】
第1のスクリーン32,第1のカメラ33,第2のスクリーン34,第2のカメラ35は、カーテン38及び移動式カーテン39により光路以外の部分を覆われている。なお、カーテン38及び移動式カーテン39は、暗幕等の遮光性を有するカーテンである。
【0039】
測定は、第1及び第2実施形態に示した方法を組み合わせて行われる。従って、上下方向と左右方向の測定及び調整を同時に行うことができる。また、測定は、カーテン38及び移動式カーテン39により覆われた状態で行う。これは、レーザ光が主に赤外光を主体としているため、第1及び第2のスクリーン32,34に投影されたレーザ光の像が肉眼で確認できるようにして、作業性を高めるためのものである。CCDカメラは、赤外光に対する感度があるので、純粋に測定のみを考慮すると、これらのカーテン38及び移動式カーテン39は、なくてもよい。
【0040】
第1及び第2のスクリーン32,34は、前述したように45度の角度を設けて配置されているので、投影されるレーザ光の像は、長方形ではなく、台形になる。しかし、この台形から中心を求めるのは、画像処理において特に問題にはならず、第1実施形態と同様にして中心位置を求めることができる。
【0041】
測定及び調整が終了すると、移動式カーテン39が開き、また、第1のスクリーン32,第1のカメラ33,第2のスクリーン34,第2のカメラ35は、定盤36A,36Bと共に左右の退避スペースに退避する。これにより、被測定車両30は、そのまま前進することができるので、作業の効率を上げることができる。
【0042】
このように、第3実施形態によれば、上下方向及び左右方向の測定,調整が簡単な作業で一度に、しかも正確に行うことができる。また、測定中のレーザ光が実際に目視により確認することができるので、作業性がよくなる。さらに、車両前方の測定用のカメラが退避可能に配置されているので、測定及び調整を終えた車両は、そのまま前進することができ、測定、調整工程を円滑にすることができる。
【0043】
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
【0044】
(1)各実施形態において、光源角度のズレを測定する例を示したが、これと同時にスキャン角度を測定してもよい。
【0045】
(2)第3実施形態において、カーテン38及び移動式カーテン39により覆われた例を示したが、これらは、目視による確認の必要がなければ、なくてもよい。
【0046】
(3)各実施形態において、スクリーンとして磨りガラスを使用する例を示したが、これに限らず、樹脂成形された板でもよいし、布等、レーザ光を受光して像を結像することができる素材で、精度上の不都合がなければ、何でもよい。
【0047】
(4)各実施形態において、スクリーンを被測定車両の反対側から撮影する例を示したが、これに限らず、測定に必要なレーザ光を遮らない位置であれば被測定車両と同じ側にカメラを配置してもよい。
【0048】
(5)各実施形態では、調整は、画像モニタに表示される像又は演算された光源角度を見ながら行う例を示したが、これに限らず、レーザレーダに調整機構を設けて、測定結果をフィードバックしながら自動調整するようにしてもよい。
【0049】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば以下の効果がある。
(1)第1の検知手段と、第1の検知手段より所定距離だけ離れた第2の検知手段とを設け、それぞれの検知手段により検知した投射光の投射中心位置のズレ量を基にして光源角度を演算するので、光源角度を簡単に短時間で測定することができる。
【0050】
(2)測定光を投影するスクリーンと、スクリーン上に投影された測定光の像を撮影するカメラとを備えるので、簡単な構成で測定をすることができる。
【0051】
(3)画像表示手段を備えるので、測定結果及び調整の確認を簡単に行うことができる。
【0052】
(4)角度表示手段を備えるので、測定結果及び調整の確認を正確に行うことができる。
【0053】
(5)第1の検知手段と、第1の検知手段より所定距離だけ離れた第2の検知手段とにより検知した端部位置を基にして光源角度を演算するので、光源角度を簡単に短時間で測定することができる。
【0054】
(6)第1及び/又は第2の検知手段は、被測定車両の進路を妨げない位置に退避可能に設けられているので、測定及び調整を終えた車両がそのまま前進することができ、測定及び調整工程を円滑にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による障害物検知装置の光源角度計測装置の第1実施形態を説明する図である。
【図2】第1及び第2のカメラ13,15が撮影する映像を合成した状態を説明する図である。
【図3】画像処理装置17が行うレーザ光の光源角度を演算する流れを説明する図である。
【図4】本発明による障害物検知装置の光源角度計測装置の第2実施形態を説明する図である。
【図5】第1及び第2のカメラ23,25が撮影した映像を合成した状態を説明する図である。
【図6】画像処理装置27が行うレーザ光の光源角度を演算する流れを説明する図である。
【図7】本発明による障害物検知装置の光源角度計測装置の第3実施形態を説明する上面図である。
【図8】本発明による障害物検知装置の光源角度計測装置の第3実施形態を説明する側面図である。
【符号の説明】
11,21,31 レーザレーダ
12,22,32 第1のスクリーン
13,23,33 第1のカメラ
14,24,34 第2のスクリーン
15,25,35 第2のカメラ
17,27 画像処理装置
18,28 画像モニタ

Claims (6)

  1. 車両に搭載され、スキャン範囲に対してレーザ光を投射して前記車両の前方にある他の車両等の障害物を検知し、それらとの距離を計測する障害物検知装置の光源角度計測装置であって、
    前記障害物検知装置に対して第1の検知位置にあって、前記レーザ光のスキャン範囲の第1の端部位置を検知する第1の検知手段と、
    前記第1の検知手段より所定距離だけ離れた第2の検知位置にあって、前記第1の端部位置と逆側にある第2の端部位置を検知する第2の検知手段と、
    前記第2の端部位置を前記第1の検知位置にある場合を想定した仮想端部位置に換算する換算手段と、
    前記所定距離,前記第1の端部位置及び前記仮想端部位置を基に前記レーザ光の光源角度を演算する角度演算手段と、
    を備える障害物検知装置の光源角度計測装置。
  2. 請求項1に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、
    前記第1の端部位置は、前記スキャン範囲の左端部又は右端部であって、
    前記第1の検知手段は、前記左端部又は右端部に加えて、前記スキャン範囲の上下両端部の第1の両端位置を検知し、
    前記第2の検知手段は、前記第2の端部位置に加えて、前記スキャン範囲の上下両端部の第2の両端位置を検知し、
    前記第1の両端位置の中心である第1の中心位置及び前記第2の両端位置の中心である第2の中心位置を演算する投射中心演算手段と、
    を備え、
    前記角度演算手段は、前記所定距離,前記第1及び第2の中心位置を基に左右方向の光源角度に加えて、前記レーザ光の上下方向の光源角度を演算すること、
    を特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、
    前記第1及び/又は第2の検知手段は、前記レーザ光を投影するスクリーンと、前記スクリーン上に投影された前記レーザ光の像を撮影するカメラとを備えること、
    を特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、
    前記第1及び第2の検知手段が検知した画像を合成して表示する画像表示手段を備えること、
    を特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、
    前記角度演算手段が演算した光源角度を表示する角度表示手段を備えること、
    を特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の障害物検知装置の光源角度計測装置において、
    前記第1及び/又は第2の検知手段は、被測定車両の進路を妨げない位置に退避可能に設けられていること、
    を特徴とする障害物検知装置の光源角度計測装置。
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